Naprężenia skręcające przy korbie rowerowej

Witajcie. Wracam z tematem przekładni rowerowej. Chodzi o konkretne pytanie ale prosiłbym też o prześledzenie mojego toku rozumowania i, w razie konieczności, korektę.

Konkretne pytanie: czy wiecie jaki jest wymiar kwadratu w suporcie rowerowym na który mocuje się korby z pedałami? Chodzi o to, że...

Muszę zaprojektować mechanizm korbowy. Handlowych nie mogę użyć bo korba jest w nich na stałe połączona z zębatką, a mój napęd wyklucza takie rozwiązanie (rower jest napędzany silnikiem elektrycznym, więc napędzając łańcuch nie może napędzać też nóg; w mechanizmie są sprzęgła jednokierunkowe i inne cuda, nevermind).

Niestety martwią mnie trochę naprężenia skręcające. Jeśli 100-kilowy facet stanie sobie jedną nogą na pedale to w położeniu poziomym moment skręcający Ms na wałku pedałów wyniesie Ms = 100*9,81*0,17 (korba 170 mm) = 166,77 Nm.

Dopuszczalne naprężenia skręcające (za stroną PKM) dla obciążeń jednostronnie tętniących wynoszą (0,21-0,27)Re. Na wał pedałów wziąłem porządną stal 18GHT o Re = 830 MPa. Zatem w najgorszym wypadku, dopuszczalne naprężenie na skręcanie tau_dop= 0,21*830 = 174,3 MPa.

Średnica wałka suportu to fi17 (założyłem, że wystarczy). Wskaźnik wytrzymałości na skręcanie dla fi17 wynosi Ws=965 mm^3. Maksymalne naprężenia skręcające tau_max=Ms/Ws = 166,77 / 965 * 1000[mm] = 172,8 MPa (= 99,1% tau_dop).

Innymi słowy wałek fi17 ledwo powinien wytrzymywać pedałowanie 100 kilogramowego faceta (nie licząc nawet zginania), a tymczasem pedały są najczęściej montowane na kwadrat, który i tak wizualnie jest dużo cieńszy i jeszcze gwintowany w środku na śrubę montażową. Jakim cudem takie mocowanie wytrzymuje?

Ciekawy temat. Obliczenia się zgadzają, sprawdziłem. Myślę, że problem w tym, iż do obliczeń zakładamy pełne utwierdzenie końca pręta a w rzeczywistości tak nie jest. Najlepiej by było zrobić analizę MES z odpowiednimi warunkami brzegowymi/connectorami (standardowe fixed constraint da takie same rezultaty jak te obliczenia analityczne).

Też mi się wydaje, że o to chodzi. Raczej nigdy nie dojdzie do takiej sytuacji, że korba będzie stała w miejscu, a gość jedną nogą na pedale. A nawet jeśli kilka razy się tak zdarzy, to materiał spokojnie wytrzyma (w końcu przyjąłeś 0,21Re).
Suport kwadratowy ma niecałe 15mm

Poza tym raczej wzorował bym się na czymś lepszym niż kwadrat. Jest to najstarsze stosowane rozwiązanie i problem właśnie w tym, że jest bardzo miękkie.

Otwór na śrubę ma niewielkie znaczenie jeśli chodzi o przenoszony moment.

Moim zdaniem masz pewne braki odnośnie oferty handlowej, kwadrat to już archaiczne wręcz rozwiązanie. Rowerzysta ze mnie marny, ale u siebie od paru lat mam coś takiego jak Octalink. Naprawdę jest multum rozwiązań. Większość elementów da się kupić osobno.

A ten moment to nie jest przypadkiem względem osi wałka? Kwadrat psuje się nie przez ukręcenie wałka, tylko przez obrobienie jego krawędzi. A te krawędzie nie znajdują się w osi tylko są nieco oddalone. Prędzej doprowadzisz do sytuacji, że zerwiesz połączenie ramienia z wałkiem, a nie ukręcisz wałek.

Dlatego Octalink ma 8 takich wpustów, coś jak wielowypust i ma większą średnicę/rozmiar niż kwadrat. Suport u mnie jest zresztą pusty w środku, co też o czymś świadczy.

Tak wygląda Octalink i jest pusty w środku.
https://www.renehersecycles.com/isis-bottom-brackets/

Wydaje mi się, że nie jesteś nawet blisko realnych wartości, tj. masz tam jakieś wyniki, ale one nie mają odniesienia do rzeczywistego stanu.
Część siły (masy) jest przenoszona przecież przez łożysko na ramę roweru.

Kwadrat w środku to często był z plasteliny robiony patrząc jak się obrabiał

gozdd pisze:Raczej nigdy nie dojdzie do takiej sytuacji, że korba będzie stała w miejscu, a gość jedną nogą na pedale.

Ja ukręciłem oś w jednym rowerze, tuż za "kwadratem". Miałem wtedy poniżej 75kg i sporo jeździłem rowerem. Ktoś mi to potem zespawał ośkę z korbą ale to nie wytrzymało więcej niż 1 dzień.

sharku111 pisze: Konkretne pytanie: czy wiecie jaki jest wymiar kwadratu w suporcie rowerowym na który mocuje się korby z pedałami? Chodzi o to, że...

To jak pytanie "czy wiecie jaką szerokość mają opony do samochodu?". Jest kilka(naście) standardów, w tym na kwadrat ze dwa albo trzy które różnią się wymiarami.

sharku111 pisze:Niestety martwią mnie trochę naprężenia skręcające. Jeśli 100-kilowy facet stanie sobie jedną nogą na pedale to w położeniu poziomym moment skręcający Ms na wałku pedałów wyniesie Ms = 100*9,81*0,17 (korba 170 mm) = 166,77 Nm.

Nawet więcej, on nie pcha nogi tylko swoim ciężarem ale też ciągnie drugą korbę w górę, z taką samą siłą działając dodatkowo na tą naciskaną.

Witam,

Ogólnie na rowerach mierzy się waty i wszelkie wartości/współczynniki opierają się o ten pomiar. Rowerzysta w czasie sprintu może maksymalnie wygenerować jakieś 1500W, średnia z wyścigu torowego/czasówki profesjonalistów to jakieś 400W. Na dole masz power diagram z takiego trenażera z 8 stopniowym regulatorem obciążenia zbudowanym na magnesie czyli oporem jest pole magnetyczne.
Tu masz to dokładniej wytłumaczone.
https://www.researchgate.net/publicatio ... edal_speed

Dodane 2 minuty 15 sekundy:
https://www.researchgate.net/publicatio ... s_Cyclists

Moim zdaniem masz pewne braki odnośnie oferty handlowej, kwadrat to już archaiczne wręcz rozwiązanie. Rowerzysta ze mnie marny, ale u siebie od paru lat mam coś takiego jak Octalink. Naprawdę jest multum rozwiązań.

Pisałem z tym problemem na forum rowerowym i oni z kolei piszą, że wielowypustów się praktycznie nie stosuje, właśnie z wyjątkiem octalinka bo Shimano zastrzegł je dla siebie. No ale nie wnikam. Chciałem uniknąć wielowypustu bo znacznie trudniej go wykonać.

Nawet więcej, on nie pcha nogi tylko swoim ciężarem ale też ciągnie drugą korbę w górę, z taką samą siłą działając dodatkowo na tą naciskaną.

Korby nie ciągnie w górę bo przecież noga jest nad pedałem. Nie ma w planach żadnego rzemienia który mocowałby pedał do buta, ale może warto tak zrobić.

Dzięki wszystkim za pomoc.

Forum rowerowe to jest bardzo złe miejsce na temat technicznych dyskusji. Nigdy nie zrozumiem sensu odchudzania rowera o 100g czy 200g wożąc 1-5-10-15 kg nadwagi na sobie Większość ludzi generalnie bez technicznej wiedzy lub mając ją tylko pobieżną będzie prowadzić dyskusje na temat lekkich dętek w oponach i takie tam. Ja rozumiem poziom zawodniczy, wyścigi i te sprawy, tam się liczy wszystko, ale to jest ułamek z całości. A do tego na tym poziomie dysponują sprzętem, żeby ewentualnie korzyści zmierzyć.

Tutaj z kolei masz ludzi od spraw technicznych - inżynierów, technologów itd.

Przejrzyj to co jest faktycznie w sklepie, tak jak pisałem nie siedzę w temacie rowerów, ale wiem, że jest wybór jeśli chodzi o rozwiązania technologiczne połączenia korba suport.

https://bikehunter.pl/rodzaje-suportow- ... -poradnik/ (jest jakiś błąd z cerytfikatem, ale link działa).

A butów się nie montuje na rzemień, Shimano stosuje coś takiego jak system SPD do wpinania się specjalnym butem w specjalne pedały. Tego akurat używam, dużo lepiej mi się jeździ niż normalnie. I na tym da się ciągnąć pedały w górę.

Biorąc pod uwagę Twój komentarz o rzemieniu... naprawdę polecam zapoznać się z ofertą tego co jest w sklepach, ewentualnie poczytać jakieś poradniki rowerowe...

A butów się nie montuje na rzemień, Shimano stosuje coś takiego jak system SPD do wpinania się specjalnym butem w specjalne pedały. Tego akurat używam, dużo lepiej mi się jeździ niż normalnie. I na tym da się ciągnąć pedały w górę.

Faktycznie niezłe rozwiązanie. No z tym rzemieniem to tak na szybko napisałem, zdaję sobie sprawę, że są pewnie bardziej eleganckie rozwiązania, jak właśnie SPD.

Wracając jeszcze do tematu no to być może faktycznie w realnym użytkowaniu rozkłady tych sił są korzystniejsze. Jeśli ktoś jedzie rowerem nawet "pedałując na jednym pedale" to przecież znaczna część jego masy jest podparta na kierownicy - inaczej wywaliłby się z całym rowerem.